WO2023128833A1 - Средство для 3d-сканирования и способ 3d-сканирования с его использованием - Google Patents

Средство для 3d-сканирования и способ 3d-сканирования с его использованием Download PDF

Info

Publication number
WO2023128833A1
WO2023128833A1 PCT/RU2022/050403 RU2022050403W WO2023128833A1 WO 2023128833 A1 WO2023128833 A1 WO 2023128833A1 RU 2022050403 W RU2022050403 W RU 2022050403W WO 2023128833 A1 WO2023128833 A1 WO 2023128833A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
scanning
adamantane
aerosol
isopropanol
composition
Prior art date
Application number
PCT/RU2022/050403
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Александр Вильямович ПЕРЕС
Камиль Нуруллаевич ГИЛЬМАНОВ
Original Assignee
Александр Вильямович ПЕРЕС
ГОРЯЧКИН, Анатолий Борисович
Камиль Нуруллаевич ГИЛЬМАНОВ
ОЛЕШНЯ, Вадим Викторович
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from RU2021139256A external-priority patent/RU2784398C1/ru
Application filed by Александр Вильямович ПЕРЕС, ГОРЯЧКИН, Анатолий Борисович, Камиль Нуруллаевич ГИЛЬМАНОВ, ОЛЕШНЯ, Вадим Викторович filed Critical Александр Вильямович ПЕРЕС
Publication of WO2023128833A1 publication Critical patent/WO2023128833A1/ru

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F10/00—Additive manufacturing of workpieces or articles from metallic powder
    • B22F10/80—Data acquisition or data processing
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C64/00—Additive manufacturing, i.e. manufacturing of three-dimensional [3D] objects by additive deposition, additive agglomeration or additive layering, e.g. by 3D printing, stereolithography or selective laser sintering
    • B29C64/30—Auxiliary operations or equipment
    • B29C64/386—Data acquisition or data processing for additive manufacturing
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B33—ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY
    • B33Y—ADDITIVE MANUFACTURING, i.e. MANUFACTURING OF THREE-DIMENSIONAL [3-D] OBJECTS BY ADDITIVE DEPOSITION, ADDITIVE AGGLOMERATION OR ADDITIVE LAYERING, e.g. BY 3-D PRINTING, STEREOLITHOGRAPHY OR SELECTIVE LASER SINTERING
    • B33Y50/00—Data acquisition or data processing for additive manufacturing
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09D—COATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
    • C09D5/00—Coating compositions, e.g. paints, varnishes or lacquers, characterised by their physical nature or the effects produced; Filling pastes
    • C09D5/004—Reflecting paints; Signal paints
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09D—COATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
    • C09D7/00—Features of coating compositions, not provided for in group C09D5/00; Processes for incorporating ingredients in coating compositions
    • C09D7/20—Diluents or solvents
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09D—COATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
    • C09D7/00—Features of coating compositions, not provided for in group C09D5/00; Processes for incorporating ingredients in coating compositions
    • C09D7/40—Additives
    • C09D7/60—Additives non-macromolecular
    • C09D7/63—Additives non-macromolecular organic
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B11/00—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
    • G01B11/24—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring contours or curvatures
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B15/00—Measuring arrangements characterised by the use of electromagnetic waves or particle radiation, e.g. by the use of microwaves, X-rays, gamma rays or electrons
    • G01B15/04—Measuring arrangements characterised by the use of electromagnetic waves or particle radiation, e.g. by the use of microwaves, X-rays, gamma rays or electrons for measuring contours or curvatures

Definitions

  • the invention relates to the field of 3D printing technologies and can be used in virtually any industry for the manufacture of three-dimensional products and objects for various purposes. More specifically, the invention relates to a process for preparing an object for 3D printing, namely, a vanishing 3D scanning tool and a method for using the same.
  • 3D printing was introduced by Bavid E. N. Jones in 1974. However, methods and materials for making models were not developed until the early 1980s.
  • 3D printing encompasses numerous processes and methods that offer a wide range of possibilities for the production of parts and products from a variety of materials. These processes have evolved significantly in recent years and can now play a decisive role in many applications.
  • 3D printing also known as additive manufacturing, is the process of creating a physical object from a 3D digital or CAD model. It includes various computer technologies in which material is combined or solidified to create a real object.
  • 3D printing requires special preparatory operations, such as, in particular, 3D scanning of an object, which in turn requires the use of tools that improve and speed up the quality of scanning and without which scanning is often performed, and, accordingly, printing. , impossible.
  • tools include various sprays for 3D scanning.
  • the two most popular and widespread types of scanning are optical using structural light and laser. In the first case, a coordinate grid is projected onto the object, which is read by cameras and, depending on the curvature, a point cloud is built, which is then converted into a three-dimensional object.
  • the laser scanner instead of projecting a light grid, projects a laser grid using the triangulation method and the receiver reads the speed at which the beam response comes back and thereby calculates the distance to one or another part of the object.
  • a cloud of points is also formed from which the object itself is subsequently calculated.
  • Laser scanners have a similar problem and the accuracy of calculations drops sharply when scanning transparent, mirror and glossy surfaces, in fact, for the same reason of strong distortion of the laser beam, although for a laser beam, the black color of the surface is not a problem, and it reads a glossy surface much better than optical.
  • objects most often require matting during optical scanning, but laser scanners also have such a need, albeit to a lesser extent.
  • Patent developments in this area are known, for example, Korean patent documents are known: application KR 20210091901 A, published on 07/23/2021, application KR 20170049833 A, published on 05/11/2017, application KR 20170032594 A, published on 03/23/2017, application KR 2 0150079059 A, published 07/08/2015.
  • These documents disclose formulations for 3D scanning sprays.
  • Known formulations typically contain an active ingredient and a solvent.
  • Known compositions are not disappearing and remain on the object after scanning, which complicates the process and requires the removal of the agent from the object.
  • the closest analogue of the proposed development is our non-pigmented anti-reflective (matting) disappearing spray ghost, which was developed by us specifically for 3D scanning of complex objects from which it cannot be mechanically removed with a sponge / rag or by rinsing.
  • the base of said ghost spray is adamantane.
  • the matte layer resulting from the application of the spray eliminates glare and ensures high scanning accuracy on mirror and reflective surfaces (glass, metal, polishing, etc.).
  • 3D-cnpefi is suitable for use with all types of 3D scanners, including red and blue lasers and white light optical systems. Information about the specified spray is freely available on the Internet, its brief description is contained, for example, on the site https://market.yandex.ru.
  • the base of said ghost spray is adamantane.
  • a separate problem when using such sprays is the removal of matting particles that cover objects, so the best option is when the matting particles disappear from the object on their own, which is what adamantane crystals provide, in this case it is enough just to wait a few hours and the object will be clean.
  • adamantane Since adamantane is completely sublimated in about 1-4 hours, already in the process of incomplete sublimation, some areas of the processed object are completely freed from adamantane, which negatively affects the quality during long-term 3D scanning and has to be constantly treated with an additional spray, which increases the consumption of the spray yes and the scanning process itself becomes unstable in terms of quality.
  • the technical result of the invention is to provide a tool for 3D scanning, which is easily removed from the object when required, and at the same time provides the possibility of a longer scan without the disappearance of the tool, which allows scanning large objects. It also provides long-term 3D scanning without a negative impact on quality and without the need for constant treatment with an additional amount of spray, in connection with which the spray consumption is reduced, and the scanning process itself becomes stable in terms of quality. Also, the result is the relative environmental friendliness of the product and the expansion of the range of products for 3D scanning.
  • a multi-component 3D scanning tool comprising three compositions:
  • the first composition contains adamantane dissolved in cyclopentane and then diluted with absolute isopropanol, which acts as a drop carrier
  • the second composition consists of polyvinylpyrrolidone (PVP) dissolved in absolute isopropanol, and
  • the third composition consists of absolute isopropanol, optionally mixed with distilled water.
  • Also provided is a method of 3D scanning using a tool which includes at least the following steps: - the first composition in the form of an aerosol for planting adamantane on the object is applied to the object to be 3D-scanned;
  • a second composition is applied to the formed adamantane crystals in the form of an aerosol to form a polymer film and stop the adamantane sublimation process;
  • a third composition is applied in the form of an aerosol that dissolves the polymer film, which makes it possible to restart the adamantane sublimation process.
  • Adamantane (Ret. number C AS - 281-23-2) is a chemical compound, a saturated tricyclic bridging hydrocarbon with the formula CyuH1b.
  • the adamantane molecule consists of three cyclohexane fragments in the chair conformation. Adamantane slowly sublimates (passing from a solid to a gas without melting and boiling) already at room temperature. Therefore, if you apply it in a thin layer on the surface, then after some time it will evaporate from this surface.
  • Isoprapanol in the composition of the spray acts as a drop carrier. Its main purpose is to deliver adamantane solution to the surface of the scanned model. The main reason for choosing isopropanol, apart from the physical properties, is the availability on the market. Absolute isopropanol is used because 3D scanning is a very delicate and sensitive process and the higher purity of isopropanol allows for better quality and uniformity of the aerosol applied. Also, absolute isopropanol has better dissolving properties in relation to PVP, which accelerates the dissolution and removal of the film.
  • Cyclopentane belongs to non-polar organic solvents; adamantane dissolves very well in it. Compared with other solvents of this group, it is low toxic, ozone-non-destructive, non-toxic. has a pungent odor. These qualities influenced the choice of cyclopentane as a solvent for adamantane.
  • Polyvinylpyrrolidone (CAS Ret. No. 9003-39-8) is a water-soluble polymer composed of N-vinylpyrrolidone monomer units. Gross formula (SbN9YO) p . It also dissolves well in organic solvents.
  • Distilled water was used to improve the quality of washing off the polymer film and also to reduce the cost, respectively, it can be washed off either with a mixture with water or only with isopropanol without water, just with water it is rather inefficient and long.
  • adamantane dissolves poorly at a concentration above 15 wt.%, 9% solution is sufficient to obtain a working uniform layer, less than 5% adamantane worsens the scanning process.
  • the working range of adamantane concentration is from 5 to less than 15% (for example, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13 or 14% or non-integer values such as 8.5, 9.5, 10.5%).
  • the amount of isopropanol was experimentally withdrawn in the amount of 8-13% by weight of the adamantane solution, i.e. for example 9, 10, 11 or 12%, preferably about 12%. With this content of isopropanol, when spraying, the layer lays down evenly, there are no smudges.
  • the amount of PVP in the second composition is not fundamental and is selected taking into account the fact that there should be a PVP solution, i.e. dissolution must be ensured. A larger amount of dissolved PVP only affects the thickness of the resulting film, but not the quality of the scan.
  • the optimal content of PVP is from 1 to 2%.
  • Composition No. 1 is the aforementioned adamantane with cyclopentane and isopropanol, which is poured under pressure into aerosol cans.
  • the task of the first aerosol is to plant adamantane crystals on the object we need, respectively, when irrigating any surface after the evaporation of cyclopentane, we can observe the planted white adamantane crystals, which then begin the sublimation process during which the complete disappearance of adamantane crystals gradually occurs.
  • adamantane Since adamantane is completely sublimated in about 1-4 hours, already in the process of incomplete sublimation, some areas of the processed object are completely freed from adamantane, which negatively affects the quality during long-term 3D scanning and has to be constantly treated with an additional spray, which increases the spray consumption. and the scanning process itself becomes unstable in terms of quality.
  • composition No. 2 in the form of an aerosol in a cylinder, which consists of pouring inylpyrrolidone (PVP) dissolved in absolute isopropanol, which made it possible to completely stop the adamantane sublimation process.
  • PVP inylpyrrolidone
  • 3 - perform 3D scanning; 4 - in order to restart the adamantane sublimation process after scanning, it is necessary to remove the formed polymer film from PVP.
  • another container which simply contains absolute isopropanol, mixed under pressure with distilled water (optional), and to completely dissolve the film, we treat the area where the planted adamantane crystals are covered with a polymer film, thereby dissolving the PVP film with isopropanol and activate the sublimation process again, after which, after about 1-4 hours, adamantane is completely sublimated and disappears.
  • the process of 3D scanning was carried out according to the technology described above, namely, the first composition was applied to the object to be 3D scanned in the form of an aerosol in various concentrations for planting adamantane on the object, after some time the second composition was applied to the formed adamantane crystals in the form aerosol, after evaporation of the solvent, a polymer film was formed, which stopped the process of adamantane sublimation.
  • Experimental studies have shown that the film lasts up to 10 hours, which made it possible to carry out high-quality adamantane treatment of a large object and its 3D scanning.
  • a third composition is applied from the cylinder in the form of an aerosol, which dissolves the polymer film.
  • the film quickly dissolves and the adamantane sublimation process starts. Without additional intervention, on average, after 2-3 hours, there are no traces of the agent on the object.
  • Tables No. 1-5 show options for the compositions of the first composition of the aerosol.
  • fixer refers to the film-forming polymer polyvinylpyrrollidone.
  • Tables No. 9-11 show options for the third composition of the aerosol film removal.
  • compositions confirm the possibility of realizing the purpose of the group of inventions and achieving the claimed technical result.

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)

Abstract

Изобретение относится к области технологий 3D-печати и может использоваться практически в любых отраслях промышленности для изготовления трехмерных изделий и объектов различного назначения, в частности к многокомпонентному аэрозольному средству для 3D-сканирования и способу его использования. Средство включает три состава: первый состав содержит адамантан, растворенный в циклопентане и затем разбавленный абсолютированным изопропанолом, второй состав состоит из поливинилпирролидона (ПВП), растворенного в абсолютированном изопропаноле в количестве, достаточном для образования пленки, и третий состав состоит из абсолютированного изопропанола, необязательно смешанного с дистиллированной водой в соотношении, позволяющем эффективно растворять полимерную пленку. Изобретение включает также способ сканирования.

Description

Средство для 3D сканирования и способ 3D сканирования с его использованием
Область техники
Изобретение относится к области технологий ЗВ-печати и может использоваться практически в любых отраслях промышленности для изготовления трехмерных изделий и объектов различного назначения. Более конкретно изобретение относится процессу подготовки объекта к ЗВ-печати, а именно, к исчезающему средству для ЗВ-сканирования и способу его использования.
Уровень техники
Концепция ЗВ-печати была изложена Дэвидом Джонсом (Bavid Е.Н. Jones) в 1974 году. Однако методы и материалы для изготовления моделей были разработаны только в начале 1980-х годов. Термин "ЗВ-печать" охватывает многочисленные процессы и методы, которые предлагают широкий спектр возможностей для производства деталей и изделий из различных материалов. В последние годы эти процессы значительно развились и в настоящее время могут играть решающую роль во многих областях применения.
ЗВ-печать, также известная как аддитивное производство, представляет собой процесс создания физического объекта из трехмерной цифровой модели или модели САПР. Он включает в себя различные компьютерные технологии, в которых материал соединяется или затвердевает для создания реального объекта.
Вместе с тем для осуществления ЗВ-печати требуются специальные подготовительные операции, такие, в частности, как ЗВ-сканирование объекта, которое в свою очередь требует использования средств, которые улучшают и ускоряют качество сканирования и без которых зачастую выполнить сканирование, а соответственно, и печать, невозможно. К таким средствам относятся различные спреи для ЗВ-сканирования. Наиболее популярны и распространены два типа сканирования, это оптическое с использованием структурного света и лазерное. В первом случае на объект проецируется координатная сетка, которая считывается камерами и в зависимости от искривления строится облако точек, которое потом конвертируется в трехмерный объект. Лазерный сканер вместо проецирования световой сетки проецирует лазерную сетку методом триангуляци и приемником считывает скорость с которой приходит отклик луча обратно и тем самым вычисляя удаленность до той или иной части объекта в итоге на базе вычислений так же формируется облако точек из которого в дальнейшем вычисляется сам объект. И та и другая технология имеют минусы при работах с некоторыми типами объектов, для оптических сканеров довольно сложно увидеть черный цвет и глянцевые или прозрачные поверхности, на глянце проецируемая сетка имеет сильные помехи, что затрудняет точность вычислений, а на прозрачную поверхность структурированный свет просто не проецируется, а проходит сквозь нее. У лазерных сканеров похожая проблема и точность вычислений резко падает при сканировании прозрачных, зеркальных и глянцевых поверхностей, по сути по той же причине сильных искажений лазерного луча, хотя для лазерного луча, черный цвет поверхности не проблема, и глянцевую поверхность он считывает намного лучше, чем оптические. В итоге конечно чаще всего матирования требуют объекты при оптическом сканировании, но и лазерные сканеры тоже имеют такую необходимость хоть и в меньшей мере.
Для этих целей используют специальные спреи, которые распыляют на сканируемый объект. Задача спрея при ЗВ-сканировании максимально матировать поверхность для того, чтобы свет или лазер, проецируемый на поверхность, имели как можно меньше искажений, и чем тоньше слой и чем мельче и однороднее матирующие частицы, тем выше точность сканирования. Отдельная проблема - это удаление матирующих частиц, которыми покрывают объекты, поэтому наиболее лучший вариант, когда матирующие частицы исчезают с объекта самостоятельно.
Таким образом, ввиду востребованности указанной технологии 3D- печати во многих сферах промышленности и искусства создание новых средств для ЗВ-сканирования является актуальной проблемой.
Известны патентные разработки в этой области, например, известны патентные документы Кореи: заявка KR 20210091901 А, опубликовано 23.07.2021, заявка KR 20170049833 А, опубликовано 11.05.2017, заявка KR 20170032594 А, опубликовано 23.03.2017, заявка KR 20150079059 А, опубликовано 08.07.2015. В указанных документах раскрыты составы спреев для 3 D-сканирования. Известные составы, как правило, содержат действующее вещество и растворитель. Известные составы не являются исчезающими и остаются на объекте после сканирования, что усложняет процесс и требует удаления средства с объекта.
Наиболее близким аналогом предложенной разработке является производимый нами безпигментный антибликовый (матирующий) исчезающий спрей Ghost, который разработан нами специально для 3D- сканирования сложных объектов, с которых невозможно его механическое удаление губкой/ветошью или смыванием. Основой указанного спрея Ghost является адамантан. Матовый слой, возникающий в результате применении спрея, исключает появление бликов и обеспечивает высокую точность сканирования на зеркальных и отражающих поверхностях (стекло, металл, полировка и др.). 3D-cnpefi подходит для использования со всеми типами 3D- сканеров, включая лазерные в красном и голубом диапазоне и оптические системы белого света. Информация об указанном спрее находится в свободном доступе в сети Интернет, его краткое описание содержится например на сайте https://market.yandex.ru. Основой указанного спрея Ghost является адамантан. Как уже было указано выше, отдельная проблема при использовании подобных спреев - это удаление матирующих частиц, которыми покрывают объекты, поэтому наиболее лучший вариант, когда матирующие частицы исчезают с объекта самостоятельно, что и обеспечивают кристаллы адамантана, в этом случае достаточно просто подождать несколько часов и объект будет чистым.
Но это не решает вторую проблему, так как большие объекты, такие, как автомобили, мотоциклы, вертолеты, грузовые автомобили и т.д., требуют довольно много времени для нанесения спрея и чаще всего при сканировании используется один специалист, и после того, как объект заматирован еще требуется поставить метки (маркеры) для того, чтобы сканер имел более четкую привязку к тем или иным частям объекта, а так как адамантан полностью сублимирует в зависимости от окружающей среды по разному, от 1 до 3 или 4 часов, то пока объект будет полностью матирован и расставлены метки адамантан уже почти полностью испаряется и матового слоя уже почти нет.
Так как адамантан полностью сублимируется примерно за 1-4 часа то уже в процессе незавершенной сублимации некоторые участки обработанного объекта полностью освобождены от адамантана, что при длительном ЗО-сканировании негативно влияет на качество и приходится постоянно обрабатывать дополнительно спреем в связи с чем увеличивается расход спрея да и сам процесс сканирования становится нестабильным с точки зрения качества.
Эти обстоятельства и являются главными недостатками известного спрея Ghost.
Таким образом, задачей предложенного изобретения является преодоление недостатков известного уровня техники и создание средства для ЗЭ-сканирования, которое легко удаляется с объекта, когда это требуется, и при этом обеспечивается возможность более продолжительного сканирования без исчезновения средства, что позволяет сканировать большие объекты.
Раскрытие изобретения
Для решения этой проблемы и достижения поставленных задач мы предлагаем покрывать высаженные кристаллы адамантана полимерной пленкой, которая не дает адамантану сублимировать и полностью останавливает этот процесс и при необходимости можно растворить пленку и запустить процесс сублимации для удаления кристаллов адамантана.
Техническим результатом изобретения является обеспечение средства для ЗВ-сканирования, которое легко удаляется с объекта, когда это требуется, и при этом обеспечивается возможность более продолжительного сканирования без исчезновения средства, что позволяет сканировать большие объекты. Также обеспечивается длительное ЗВ-сканирование без негативного влияния на качество и без необходимости постоянной обработки дополнительным количеством спрея, в связи с чем уменьшается расход спрея, а сам процесс сканирования становится стабильным с точки зрения качества. Также результатом является относительная экологичность средства и расширение ассортимента средств для ЗВ-сканирования.
Более конкретно предлагается многокомпонентное средство для ЗВ- сканирования, включающее три состава:
- первый состав содержит адамантан, растворенный в циклопентане и затем разбавленный абсолютированным изопропанолом, который играет роль капленосителя, второй состав состоит из поливинилпирролидона (ПВП), растворенного в абсолютированном изопропаноле, и
- третий состав состоит из абсолютированного изопропанола, необязательно смешанного с дистиллированной водой.
Также предложен способ ЗВ-сканирования с использованием средства, который включает, по меньшей мере, следующие стадии: - на объект, подлежащий ЗВ-сканированию, наносят первый состав в виде аэрозоля для высаживания адамантана на объекте;
- на образовавшиеся кристаллы адамантана наносят второй состав в виде аэрозоля для образования полимерной пленки и остановки процесса сублимации адамантана;
- осуществляют ЗВ-сканирование объекта;
- после завершения процесса ЗВ-сканирования для удаления адамантана с объекта сканирования наносят третий состав в виде аэрозоля, растворяющий полимерную пленку, что позволяет снова запустить процесс сублимации адамантана.
Адамантан (Рет. номер С AS - 281-23-2) — химическое соединение, насыщенный трициклический мостиковый углеводород с формулой СюН1б. Молекула адамантана состоит из трёх циклогексановых фрагментов, находящихся в конформации «кресло». Адамантан медленно сублимирует (переходя из твердого вещества в газообразное минуя плавление и кипение) уже при комнатной температуре. Поэтому, если нанести его тонким слоем на поверхность, то через какое-то время он с этой поверхности испарится.
Изопрапанол в составе спрея выполняет функции капленосителя. Основное его предназначение доставить раствор адамантана до поверхности сканируемой модели. Основная причина выбора изопропанола, кроме физических свойств, - доступность на рынке. Абсолютированный изопропанол используется по причине того, что 3 D-сканирование - это очень тонкий и чувствительный процесс и более высокая чистота изопропанола позволяет повысить качество и равномерность наносимого аэрозоля. Также абсолютированный изопропанол обладает лучшими растворяющими свойствами в отношении ПВП, что ускоряет растворение и удаление пленки.
Циклопентан относится к неполярным органическим растворителям, в нем очень хорошо растворяется адамантан. По сравнению с другими растворителями этой группы он мало токсичен, озононеразрушающий, не имеет резкого запаха. Эти качества повлияли на выбор циклопентана в качестве растворителя для адамантана.
Поливинилпирролидон (Рет. номер CAS - 9003-39-8) — водорастворимый полимер, составленный из мономерных единиц N- винилпирролидона. Брутто-формула (СбН9ЫО)п. Также хорошо растворяется в органических раствортелях.
Дистиллированная вода использовалась для повышения качества смыва полимерной пленки и так же для удешевления, соответственно, смывать можно как смесью с водой, так и только изопропанолом без воды, просто водой довольно неэффективно и долго.
Экспериментальным путем было выяснено что, адамантан плохо растворяется при концентрации выше 15 мас.%, для получения рабочего равномерного слоя достаточно 9% раствора, менее 5% адамантана ухудшает процесс сканирования. Таким образом, рабочим интервалом концентрации адамантана является от 5 до менее 15% (например, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13 или 14% или не целые значения, такие как 8,5, 9,5, 10,5%). Количество изопропанола экспериментально вывели в количестве 8-13% от массы раствора адамантана, т.е. например, 9, 10, 11 или 12%, преимущественно около 12%. При таком содержании изопропанола при распылении слой ложится равномерно, подтеков нет.
Количество ПВП во втором составе не является принципиальным и подбирается с учетом того, что должен быть раствор ПВП, т.е. должно обеспечиваться растворение. Большее количество растворенного ПВП влияет лишь на толщину образующейся пленки, но не на качество сканирования. Оптимальным является содержание ПВП от 1 до 2%.
Сам процесс ЗВ-сканирования является широко известным для специалистов и описан в общедоступной литературе и в сети Интернет. Все технические средства, используемые для этого процесса, также являются известными и не требуют специального раскрытия.
Более подробно способ использования средства описан ниже. Состав №1 - это вышеупомянутый адамантан с циклопентаном и изопропанолом, который под давлением разливаем в аэрозольные баллоны. Задача первого аэрозоля высадить на нужный нам объект кристаллы адамантана, соотвественно, при орошении любой поверхности после того, как происходит испарение циклопентана, мы можем наблюдать высаженные белые кристаллы адамантана, которые после этого начинают процесс сублимации в процессе которого постепенно происходит полное исчезновение кристаллов адамантана.
Так как адамантан полностью сублимируется примерно за 1-4 часа, то уже в процессе незавершенной сублимации некоторые участки обработанного объекта полностью освобождены от адамантана, что при длительном ЗО-сканировании негативно влияет на качество и приходится постоянно обрабатывать дополнительно спреем в связи с чем увеличивается расход спрея да и сам процесс сканирования становится нестабильным с точки зрения качества.
В связи с этим для полной остановки процесса сублимации адамантана мы используем состав №2 в виде аэрозоля в баллоне, который состоит из полив инилпиролидона (ПВП), растворенного в абсолютированном изопропаноле, что дало возможность полностью остановить процесс сублимации адамантана.
По процессу это выглядит так:
1 - берем аэрозоль №1 и высаживаем адамантан на поверхности сканируемого объекта;
2 - после того, как кристаллы высадились, мы берем аэрозоль №2 и покрываем сверху участок, обработанный аэрозолем №1, в следствие чего мы покрываем тонкой полимерной пленкой этот участок, т.е. окутываем все кристаллы адамантана пленкой ПВП, не давая дальше происходить процессу сублимации;
3 - осуществляем ЗВ-сканирование; 4 - для того чтобы вновь запустить процесс сублимации адамантана после сканирования, нужно убрать образованную полимерную пленку из ПВП. Для этого мы используем еще один баллон, в составе которого просто абсолютированный изопрапанол, под давлением смешанный с дистиллированной водой (необязательно), и для полного растворения пленки мы обрабатываем участок, на котором находятся высаженные кристаллы адамантана, покрытые полимерной пленкой, тем самым растворяем пленку ПВП изопропанолом и активируем процесс сублимации опять, после чего примерно через 1-4 часа адамантан полностью сублимируется и исчезает.
Предложенная разработка полностью позволяет остановить процесс сублимации, а потом запустить его тогда, когда это надо. Эта исключает трудности, появляющиеся при сканировании больших объектов, таких как авто, грузовики и т.д. (адамантан начинает исчезать еще до начала процесса сканирования так как нужно очень много времени для того, чтобы покрыть объект).
Примеры, которые следуют далее, служат для иллюстрации настоящего изобретения и не ограничивают его объем.
Осуществление изобретения
Нами были проведены экспериментальные исследования по определению оптимальных диапазонов концентраций компонентов и качеству получаемых покрытий.
Был осуществлен процесс ЗВ-сканирования по технологии, описанной выше, а именно, на объект, подлежащий ЗВ-сканированию, наносили первый состав в виде аэрозоля в различных концентрациях для высаживания адамантана на объекте, через некоторое время на образовавшиеся кристаллы адамантана наносят второй состав в виде аэрозоля, после испарения растворителя образовалась полимерная пленка, что остановило процесс сублимации адамантана. Экспериментальные исследования показали, что пленка сохраняется до 10 часов, что позволило осуществить качественную обработку адамантаном крупного объекта и его ЗВ-сканирование. После завершения процесса ЗБ-сканирования для удаления адамантана с объекта сканирования из баллона наносят третий состав в виде аэрозоля, растворяющий полимерную пленку. Пленка быстро растворяется и запускается процесс сублимации адамантана. Без дополнительного вмешательства в среднем через 2-3 часа какие-либо следы средства на объекте отсутствуют.
Часть результатов исследований представлена в таблицах ниже.
Таблицы №1-5 показывают варианты составов первого состава аэрозоля.
Таблицы №6-8 показывают варианты второго состава аэрозоля для фиксации. В данных таблицах под фиксажем понимается пленкообразующий полимер поливинилпирроллидон.
Таблицы №9-11 показывают варианты третьего состава аэрозоля для удаления пленки.
Таблица №1
Figure imgf000011_0001
Таблица №2
Figure imgf000012_0001
Таблица №3
Figure imgf000012_0002
Таблица №4
Figure imgf000013_0001
Таблица №5
Figure imgf000013_0002
Таблица №6
Figure imgf000013_0003
Таблица №7
Figure imgf000014_0001
Таблица №8
Figure imgf000014_0002
Таблица №9
Figure imgf000014_0003
Таблица №10
Figure imgf000014_0004
Таблица №11
Figure imgf000014_0005
Примечание: пример с чистым ИПС нецелесообразно приводить, поскольку из таблиц №9-11 очевидно, что при повышении концентрации ИПС растворимость пленки увеличивается.
Представленные примеры составов подтверждают возможность реализации назначения группы изобретений и достижения заявленного технического результата.

Claims

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
1. Многокомпонентное аэрозольное средство для ЗО-сканирования, включающее три состава:
- первый состав содержит адамантан, растворенный в циклопентане и затем разбавленный абсолютированным изопропанолом, который играет роль капленосителя, при этом адамантан присутствует в концентрации от 5 до менее 15 мае. %, абсолютированный изопропанол в количестве 8-13 мае. % и циклопентан - остальное; второй состав состоит из поливинилпирролидона (ПВП), растворенного в абсолютированном изопропаноле в количестве, достаточном для образования пленки, и
- третий состав состоит из абсолютированного изопропанола, необязательно смешанного с дистиллированной водой в соотношении, позволяющем эффективно растворять полимерную пленку.
2. Средство по п. 1 , в котором под ЗО-сканированием понимают оптическое или лазерное ЗО-сканирование.
3. Способ ЗО-сканирования с использованием средства по п. 1 , который включает, по меньшей мере, следующие стадии:
- на объект, подлежащий ЗО-сканированию, наносят первый состав, содержащий адамантан, циклопентан и абсолютированный изопропанол, в виде аэрозоля для высаживания адамантана на объекте;
- на образовавшиеся кристаллы адамантана наносят второй состав, содержащий поливинилпирролидон и абсолютированный изопропанол, в виде аэрозоля для образования полимерной пленки и остановки процесса сублимации адамантана;
- осуществляют ЗО-сканирование объекта;
- после завершения процесса ЗО-сканирования для удаления адамантана с объекта сканирования наносят третий состав, состоящий из абсолютированного изопропанола, необязательно смешанного с дистиллированной водой, в виде аэрозоля, растворяющий полимерную пленку, что позволяет снова запустить процесс сублимации адамантана.
4. Способ по п. 3, в котором под ЗО-сканированием понимают оптическое или лазерное ЗО-сканирование.
PCT/RU2022/050403 2021-12-28 2022-12-18 Средство для 3d-сканирования и способ 3d-сканирования с его использованием WO2023128833A1 (ru)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2021139256 2021-12-28
RU2021139256A RU2784398C1 (ru) 2021-12-28 Средство для 3D-сканирования и способ 3D-сканирования с его использованием

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2023128833A1 true WO2023128833A1 (ru) 2023-07-06

Family

ID=87000023

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/RU2022/050403 WO2023128833A1 (ru) 2021-12-28 2022-12-18 Средство для 3d-сканирования и способ 3d-сканирования с его использованием

Country Status (1)

Country Link
WO (1) WO2023128833A1 (ru)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2013139767A2 (en) * 2012-03-19 2013-09-26 Arges Imaging, Inc. Contrast pattern application for three-dimensional imaging
KR20150079059A (ko) * 2013-12-31 2015-07-08 주식회사 태산솔루젼스 ３ｄ 스캔용 스프레이 코팅 조성물
KR20210091901A (ko) * 2020-01-15 2021-07-23 울산대학교 산학협력단 3d 스캔용 스프레이 코팅 조성물
US20210371680A1 (en) * 2018-11-02 2021-12-02 F2Mb-Engineering Ug (Haftungsbeschränkt) Compositions for Use in Optical Measurement Technology Applications

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2013139767A2 (en) * 2012-03-19 2013-09-26 Arges Imaging, Inc. Contrast pattern application for three-dimensional imaging
KR20150079059A (ko) * 2013-12-31 2015-07-08 주식회사 태산솔루젼스 ３ｄ 스캔용 스프레이 코팅 조성물
US20210371680A1 (en) * 2018-11-02 2021-12-02 F2Mb-Engineering Ug (Haftungsbeschränkt) Compositions for Use in Optical Measurement Technology Applications
KR20210091901A (ko) * 2020-01-15 2021-07-23 울산대학교 산학협력단 3d 스캔용 스프레이 코팅 조성물

Similar Documents

Publication Publication Date Title
NL1006930C2 (nl) Verdunningsmiddelsamenstelling voor het wegwassen van een fotolak bij een werkwijze voor de vervaardiging van halfgeleiders.
JP7401042B2 (ja) 基板処理液
US5049314A (en) Paint stripping composition consisting essentially of NMP and ethyl-3-ethoxy propionate
US4269724A (en) Composition for paint stripper
CN1840624A (zh) 聚合物去除剂
KR101930098B1 (ko) 초소수성 표면의 신규한 제조방법
EP0254653A2 (fr) Composition détergente, visqueuse, diluable et son procédé d'obtention
EP0551405A1 (en) Method of activating acidified nmp to provide an effective paint remover composition
TW201113652A (en) Resist stripper composition and method of stripping resist using the same
KR20030043709A (ko) Ｎ-장쇄 아실 중성 아미노산의 제조 방법
KR20090082252A (ko) 포토레지스트를 제거하기 위한 동적 다용도 조성물
US7462587B2 (en) Composition for removing a film from a substrate, a method of removing a film from a substrate, and a method of making the composition
JPH11503066A (ja) ヒドロフルオロカーボンを含む組成物及び固体表面から水を除去する方法
US7699940B2 (en) Flushing solutions for coatings removal
RU2784398C1 (ru) Средство для 3D-сканирования и способ 3D-сканирования с его использованием
WO2023128833A1 (ru) Средство для 3d-сканирования и способ 3d-сканирования с его использованием
RU2793391C1 (ru) Спрей для 3D-сканирования неисчезающий и способ его использования
GB2191501A (en) Graffiti removal composition
JP3391586B2 (ja) セルロースエステル溶液および成形品の製造方法
JPH10109954A (ja) 溶剤及びそれを用いる物品表面の清浄化方法
US4269630A (en) Two-step process and composition for cleaning polished surfaces
WO2021187263A1 (ja) 昇華性膜形成組成物、及び基板の製造方法
JPS60133074A (ja) ペイントストリツパー組成物
JP2004189944A (ja) 樹脂状汚れ除去用洗浄剤、及び洗浄方法
JP4442407B2 (ja) 除去用組成物

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 22916903

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: P2024-01698

Country of ref document: AE

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE